Visite de la Voie Lactée

Notre Galaxie est une galaxie spirale, constituée d'un disque tournant autour d'un bulbe central et baigné par une structure appelée halo. Elle contient environ 100 milliards d'étoiles. Sa masse est estimée à 150 à 200 milliards de masses solaires (1 masse solaire = 2.10³⁰ kg) répartie en une vingtaine de milliards de masses solaires d'étoiles, quelques milliards de masses solaires de gaz et de poussière, les 80 à 90% restant étant constitués de "matière noire", mystère de l'astrophysique contemporaine sur lequel nous reviendrons un peu plus loin. 

Disque et centre Galactiques photographiés dans l'infra-rouge par le satellite COBE

Le disque s'étend sur 100 000 années-lumière (1 année lumière = 9.5.10¹² km) de diamètre, pour une épaisseur d'environ 1000 années-lumière. Il est parcouru d'ondes de densité qui sont à l'origine de sa structure spirale. Dans l'incapacité où nous sommes de nous élever au-dessus de la Voie Lactée pour l'admirer dans son ensemble, il est délicat de dénombrer les bras. Toutefois, des études portant sur la répartition du gaz et les zones de formation stellaire, laissent supposer l'existence de 4 bras dénommés : Norma, Persée, Sagittaire-Carène et Ecu-Croix. 

Le bulbe demeure une région mal connue de notre Galaxie, en raison des nuages de gaz et de poussière, qui le dissimulent en partie aux yeux curieux de nos télescopes. Dans les zones les plus obscurcies, l'absorption atteint 30 magnitudes, soit 1 unique photon reçu pour 1 million de millions émis. On soupçonne cependant au coeur du bulbe, appelé centre Galactique (dans la constellation du Sagittaire), la présence d'un trou noir géant dont la masse serait environ 1 million de fois celle du Soleil. Il est également possible que le bulbe abrite une structure en forme de barre dont partiraient les bras spiraux. 

Le halo est une structure sphérique s'étendant bien au-delà des limites du disque Galactique. Il contient très peu d'étoiles. En revanche on suppose qu'il est rempli de matière dite "matière noire". Ce Graal de l'astronomie moderne est invoqué pour expliquer le comportement cinématique des étoiles et du gaz constituant le disque. En effet, si le centre Galactique renfermait la majeure partie de la masse de la Voie Lactée, la vitesse des étoiles devrait décroître avec la distance au centre. Or ce n'est pas ce que l'on observe. On a beau s'éloigner du bulbe, la vitesse de révolution des astres demeure constante (environ 220 km/s). La majorité de la masse Galactique doit donc se située au-delà du disque. Cette matière n'émettant pas de lumière pour signaler sa présence, elle a été appelée "matière noire". Quelle forme empreinte-t-elle ? Nous sommes là dans le domaine des hypothèses. Il pourrait s'agir de nuages de gaz froid, de naines brunes (astre de masse intermédiaire entre l'étoile et la planète géante), de neutrinos ou encore de particules exotiques, non encore observées mais prédites par certaines théories physiques. 

A 28 000 années-lumière du centre Galactique, on trouve une étoile de type G2 et son cortège de 9 planètes, le système solaire. Nous nous trouvons à quelques années-lumière au dessus du plan médian du disque, entre les bras de Persée et du Sagittaire, effectuant une révolution complète de Galaxie tous les 225 millions d'années environ (à une vitesse de 230 km/s par rapport au centre Galactique).